以某型激光切割机横梁为研究对象,使用ANSYS Design Explorer优化设计模块,将激光切割机横梁的加强筋尺寸、壁厚、矩形孔作为主要的优化参数,在该横梁原强度和刚度不变的前提下对其进行轻量化设计。分别使用优化前后的2个横梁进行工件切割试验,试验结果表明:优化后该横梁的总变形、应力、应变最大值有所下降且分布得到改善,切割工件的切割质量得到提升,质量减少了10.5%。

针对目前激光器切割不锈钢板时切割速度计算精度低的问题,首先分析不锈钢的材质特性,运用MATLAB软件对不同温度下比热容和热导率数值进行数据拟合,分别得到比热容和热导率与温度的函数关系;然后分析激光器切割不锈钢板过程中的能量传递规律,结合能量守恒定律建立了热平衡方程,即材料所吸收的总能量等于切缝材料加热至熔点吸收的能量、热传导损失的能量和材料的熔化潜热之和,推导出切割速度与其他工艺参数的函数关系式;最后在激光切割机上进行实验。切割实验结果表明:计算得到的切割速度与实验得到的最佳切割速度十分吻合,该方法可以指导实际加工。